WO2014131504A2 - Bodengranulat zur reversiblen speicherung von wasser und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Bodengranulat zur reversiblen speicherung von wasser und verfahren zu dessen herstellung Download PDF

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WO2014131504A2
WO2014131504A2 PCT/EP2014/000484 EP2014000484W WO2014131504A2 WO 2014131504 A2 WO2014131504 A2 WO 2014131504A2 EP 2014000484 W EP2014000484 W EP 2014000484W WO 2014131504 A2 WO2014131504 A2 WO 2014131504A2
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Ida-Bagus Kesawa Narayana
Monika Braun
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Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewandten Forschung E.V. .
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    • C09K17/40—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing mixtures of inorganic and organic compounds

Definitions

  • the invention relates to a porous soil granules, which is suitable for the reversible storage of water, and a process for its preparation.
  • plant substrates which contain porous particles of lava or natural stone.
  • water storage capacity of such substrates is low and serve such substrates primarily the opposite, namely a loosening of relatively dense, loamy soils to provide better drainage of rainwater.
  • the invention has for its object to provide a simple and inexpensive, porous soil granules of the type mentioned, which is capable of long-term, reversible storage of water and both in the absorption and in the delivery of water in particular a virtually constant volume own so as not to damage the roots of the cultivated plants. It is further directed to a method for producing such a soil granulate.
  • this object is achieved in a soil granules of the type mentioned in that it is at least one open-cell foam from the group
  • the invention provides for solving this problem, a method for producing such a porous bottom granules, which is characterized in that
  • Foam natural clay minerals may be premixed and extruded, after which the extrudate is granulated and fired at elevated temperature to evaporate the trapped water and foam the granules; and or
  • At least one phenylpropanoidal alcohol or at least one polycondensed polyhydroxyphenol is polycondensed in the presence of at least one blowing agent, the blowing agent being activated, after which the polycondensation product is dried and granulated.
  • the soil granulate according to the invention has an open-pore structure, which is suitable for the reversible storage of large amounts of water, in particular more than 30 mass. -I based on the mass of dry granules can be used.
  • the open-pored structure of the granulate material ensures a reversible, retarded release of the water over a relatively long period of time, the reversibility is based primarily on the principle of chemical potential. Consequently, the soil granules can be used in particular in climate zones with unfavorable and heavy rainfall, which are unfavorable for the cultivation of crops.
  • the soil granulate according to the invention is furthermore chemically largely inert and consequently stable for a long time, wherein it does not change its volume, in particular in the absorption and release of water, so that thereby caused damage to the root system of the plants to be cultivated can be excluded.
  • Foam clay provides the inventive method that natural clay minerals are optionally premixed, which can be done for example by means of suitable mixer or kneader.
  • the optionally premixed clay minerals are then extruded and homogenized, for example by means of conventional single or multiple screw extruders.
  • the extrudate obtained in this way is then granulated, for example by means of a cutter arranged downstream of the extruder, and fired at an elevated temperature of, for example, greater than 1000 ° C., in particular greater than 1100 ° C., preferably greater than 1200 ° C.
  • the trapped in the clay minerals, serving as a propellant water is evaporated, whereby the granules are foamed and able to form the open-pore structure.
  • the drying process should therefore be carried out expediently until a very high proportion of the trapped water has been evaporated.
  • the starting materials are polycondensed in the presence of a suitable chemical or physical blowing agent, wherein the blowing agent is activated, so that the escaping propellant gas can provide the open-pore structure. Then, the polycondensation product can be dried and granulated.
  • the polycondensation reaction can be carried out with the addition of conventional additives, such as, for example, crosslinking agents (eg Formaldehyde or the like), provided that an increased degree of crosslinking of the polycondensation product is desired, and / or further additives, in particular from the group of wetting agents, emulsifiers, cell formers, plasticizers and the like.
  • crosslinking agents eg Formaldehyde or the like
  • the polycondensed phenylpropanoide alcohol contains or is wholly formed by phenylpropanoid units containing as substituents of the benzene ring in addition to a propane chain in particular at least one functional group from the group hydroxy group, methoxy group and optionally alkoxy and aryloxy group.
  • the propane chains of at least some Phenylpropanoidtechniken turn may be substituted in place of one or more hydrogen atoms with hydroxyl groups, ketone groups or organic radicals, as it is also at natuer ⁇ Lichem lignin the case.
  • Lignins and its derivatives may have a (still) thermoplastic to rather duroplastic character, and they are characterized in comparison with other natural polymers by a generally comparatively high strength and rigidity and shape retention.
  • Lignin itself is a high-molecular polyphenolic macromolecule which fills in ver ⁇ wood plants the spaces between the cell membranes and can become timber, wherein a mixing body of pressure-resistant and tension-resistant cellulose, lignin is formed. Lignin is produced in large quantities as a by-product of pulp production and is thus in large quantities available. This results in the digestion of wood
  • Alkalilignin (Alkalilignin) are solved.
  • Sulfuric acid and carbon dioxide can be the lignin acid
  • Methoxy group, alkoxy group and aryloxy group and / or in the propane chains one or more
  • phenylpropanoiden alcohols may suitably between 1 and 50 such Phenylpropanoidüen, in particular between 2 and 40 such
  • Phenylpropanoid units preferably between 3 and 30 such phenylpropanoid units, for example between 4 and 20 such phenylpropanoid units, phenyl groups of the phenylpropanoid units having the
  • Propanoidketten other phenylpropanoid units are directly and / or via oxygen groups (-0-) covalently bonded to each other, as is the case with lignin.
  • the foamed poly- condensation product a co-polycondensate of polycyclic phenylpropanoids alcohols containing lignin.
  • the preparation of such a co-polycondensate may preferably be effected by co-polycondensing with the lignin to produce the foamed polycondensation of the phenylpropanoid alcohol with lignin, wherein the
  • Lignin is suitably added in powder form, for example in a proportion of between about 1 and about 300 mass%, preferably between about 2 and about
  • the polycondensed polyhydroxyphenol is polycondensed tannin.
  • Tannins are vegetable tannins, which can be obtained from various plants, such as from the wood and the bark of oaks, birches and chestnuts, from the fruit casings of walnuts and from the parts of others,
  • At least one tannin is used to produce the polycondensation product, which in turn is polycondensed in the presence of a suitable blowing agent.
  • Soil granules according to the invention can be provided that the foam clay nanoparticles of clay minerals and / or organically modified, in particular aminated, clay minerals from the group of sheet silicates and
  • Nanoparticle Contains skeletal silicates.
  • the particle diameter of such Nanoparticle is preferably between about 1 nm and about 500 nm, preferably between about 1 nm and about
  • the proportion of said nanoscale and / or organically modified clay minerals may preferably be up to about 20% by mass, in particular up to about 10% by mass, based on the mass of the foam.
  • the effect of such additives is that, as exemplified below, they can contribute to further increasing the reversible water absorption capacity by providing a very fine, open-pore structure and additional water can be added in the form of intercalation compounds.
  • the organic modification in particular the introduction of alkylammonium ions of organic, preferably primary or else secondary, amines having preferably between 1 and 10 carbon atoms, the natural swelling behavior of the clay minerals used can be adjusted and, in particular, a possible change in volume upon absorption or release of water to a minimum of practically zero.
  • Representatives of preferred nanoscale and / or organically modified scaffold silicates which are capable of hydrate formation and can store water in their crystal lattice comprise in particular zeolites, preferably from the group of potassium aluminum silicates, such as those based on the mineral
  • the process according to the invention provides, in an advantageous embodiment, for at least one fraction of some of the natural clay minerals from the group of sheet silicates and framework silicates used to produce the granulated particles of foam clay comminuted to nanoscale particles and / or organically modified, after which it is optionally premixed and extruded together with the clay materials. Then, as described above, the extrudate can be granulated and fired at elevated temperature.
  • the comminution of the clay minerals can in particular be done mechanically by means of known comminution devices suitable for this purpose, such as special mills or the like.
  • Modification in particular an amination, can be carried out, for example, by reaction of the crude or pre-comminuted silicate particles with organic, preferably primary or else secondary, amines having preferably between 1 and 10 carbon atoms.
  • organic preferably primary or else secondary, amines having preferably between 1 and 10 carbon atoms.
  • the foam clay of the soil granules contains additives from the group of salt hydrates, in particular from the group of carbonates. Representatives of preferred salt hydrates, which in particular at moderate temperatures, as in the
  • Cultivation of plants that exhibit (partial) drainage include carbonates, preferably with divalent cations, such as magnesium and / or calcium carbonate, which may also be, although not necessarily, of nanoscale dimensions.
  • additives from the group of salt hydrates in particular from the group of carbonates, are added to the natural clay minerals used, after which the mixture is in turn extruded and the extrudate finally, as on described above, granulated and fired at elevated temperature.
  • the foamed polycondensation product is sulfonated and / or aminated.
  • a soil granulate according to the invention can be used after sulfonation, for example as proton- or H + -loaded cation exchangers can be used, while an aminated soil granulate can be used as an OH " -layered anion exchanger.
  • the foamed polycondensation product is sulfonated and / or aminated.
  • the sulfonation can be carried out in a manner known per se, for example by the phenyl groups of the foamed polycondensation product by electrophilic aromatic
  • Substitution reaction with sulfur trioxide, pyridine or the like -SOsH groups are introduced, and / or to the propanoid of the foamed polycondensation product are introduced by radical substitution reaction in a sulfochlorination sulfonyl chloride groups, which can be converted by hydrolysis to sulfonic acid groups.
  • radical substitution reaction in a sulfochlorination sulfonyl chloride groups, which can be converted by hydrolysis to sulfonic acid groups.
  • Substitution of oxygen atoms contained in the polycondensation product by amino compounds can take place by reacting the polycondensation product with ammonia or amines.
  • Ground granules according to the invention can be provided that in its pores active ingredients, in particular from the
  • soil granules should be used as a carrier matrix for, for example, fertilizers and pesticides, the open-pore system of the
  • Austragsprofil can be adjusted and the active ingredients in the rainfall are not washed out too high proportions spontaneously and seep. The achievable reduction in the amount of active ingredient leads directly to a reduction in costs and environmental relief.
  • puffers such as calcium carbonate (CaCC> 3)
  • CaCC> 3 calcium carbonate
  • the soil granules may be dipped in particular into a solution of the respective active substance (s) and then dried to remove the solvent, e.g. Water, remove.
  • a solution of the respective active substance (s) e.g. Water, remove.
  • Soil granules in particular, although not necessarily, foam clay combined with a foamed polycondensation product of the aforementioned type, preferably an open-pore matrix of the foamed polycondensation of at least one polycondensed phenylpropanoiden alcohol or at least one polycondensed polyhydroxyphenol with particles embedded therein from the foam having.
  • foam clay particles for example in the manner described above, prefabricated and added to the at least one phenylpropanoiden alcohol or the at least one polycondensed polyhydroxyphenol prior to its polycondensation.
  • Fig. 2 is a micrograph of an open-pore
  • FIG. 3 is a photomicrograph of the sectional surface of an open-pored soil granulate with a matrix of a polycondensation product co-polycondensed from the phenylpropanoide alcohol according to FIG. 1 in the presence of lignin, wherein particles of foamy clay according to FIG. 2 are embedded in the matrix.
  • natural clay minerals with a particle size of about 10% by weight of a mechanically pre-shredded fraction of clay were used. minerals having a particle size between about 1 nm and about 100 nm in a suitable mixer or kneader
  • Twin-screw extruder extruded and homogenized The extrudate thus obtained was then granulated by a granulator downstream of the extruder and fired at a temperature of about 1250 ° C. for 45 minutes in a rotary kiln to substantially completely evaporate the water trapped in the clay minerals and for a very fine, open-pored structure to care.
  • a microscopic image of the foam clay granulate particles can be taken from the micrograph according to FIG. 2.
  • a foam particle granulate particles according to FIG. 2 receiving, open-pore carrier matrix of the embodiment of a ground granules according to the invention 100 g of a prepolymer for a polycondensation reaction serving, commercially available, liquid-viscous, phenylpropanoiden alcohol having the structural formula shown in Fig. 1, which contains a total of 7 phenylpropanoid units present in naturally occurring lignin and corresponds to a "fragment" of natural lignin, mixed successively with powdered lignin at room temperature with constant stirring at 1000 rpm until a mass ratio of the phenylpropanoiden alcohol to lignin of, for example, about 0, 5 to 1 to about 1 to 0.5 has been achieved.
  • reaction mixture was poured out into a mold preheated to about 70 ° C. and cured for a total of about 3 hours and dried. After approximately one hour of cooling, the solid polycondensation product was demoulded on the basis of the co-polycondensed with lignin phenylpropanoiden alcohol and granulated to the open-cell soil granules.
  • FIG. 3 shows a microscopic view of a sectional view through the porous soil granules in which
  • the finished soil granulate according to FIG. 3 can be sulfonated, aminated and / or dipped in active ingredient / buffer solutions and then dried to give it ion exchange properties and / or release the active substances or buffers over a long period of time that the active ingredients can be absorbed by the plants to be cultivated and are not lost as a result of infiltration.
  • the soil granulate can be proportionally applied to the soil to be cultivated or into it

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Abstract

Es wird ein poröses Bodengranulat, welches zur reversiblen Speicherung von Wasser geeignet ist, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung vorgeschlagen. Das Bodengranulat enthält erfindungsgemäß wenigstens einen offenporigen Schaumstoff in Form von Schaumton auf der Basis natürlicher Tonmineralien und/oder in Form eines geschäumten Polykondensationsproduktes aus polykondensierten phenylpropanoiden Alkoholen oder aus polykondensierten Polyhydroxyphenolen. Ein entsprechendes Herstellungsverfahren sieht vor, dass zur Erzeugung von Granulatpartikeln auf der Basis von Schaumton natürliche Tonmineralien gegebenenfalls vorgemischt und extrudiert werden, wonach das Extrudat granuliert und bei erhöhter Temperatur gebrannt wird, um das eingeschlossene Wasser zu verdampfen und das Granulat aufzuschäumen. Zur Erzeugung von Partikeln aus dem geschäumten Polykondensationsprodukt werden die phenylpropanoide Alkohole oder die polykondensierten Polyhydroxyphenole in Gegenwart eines Treibmittels polykondensiert, wobei das Treibmittel aktiviert wird, wonach das Polykondensationsprodukt getrocknet und granuliert wird.

Description

Bodengranulat zur reversiblen Speicherung von Wasser und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft ein poröses Bodengranulat, welches zur reversiblen Speicherung von Wasser geeignet ist, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Zum wirtschaftlichen Betrieb von Pflanzungen, beispielsweise in Form von Plantagen, stellt die Auswahl nährstoffreicher Ackerböden, welche sich - bezogen auf den Bedarf der jeweils angebauten Pflanzen - in Klimazonen mit ge- eignetem Temperatur- und Niederschlagsprofil befinden müssen, eine Grundvoraussetzung dar. Da durch die
zunehmende menschliche Population einerseits ein steigender Bedarf an Agrarprodukten besteht, welche sowohl zur
Produktion von Nahrungsmitteln als auch in zunehmendem Maße zur C02-reduzierten Gewinnung von Energie sowie chemischer Rohstoffe eingesetzt werden, andererseits aber geeignete Ackerflächen nur begrenzt zur Verfügung stehen, spielt die Frage nach Erweiterungsmöglichkeiten der zur Verfügung stehenden Anbauflächen eine große Rolle. In der Landwirt- schaff gegenwärtig versucht, dem Problem dahingehend zu begegnen, indem weniger auf Ertrag gezüchtete Pflanzen verwendet werden, welche Klimaeinschränkungen, wie insbesondere längere Trockenperioden, besser tolerieren. Hierfür müssen allerdings Ertragseinbußen in Kauf genommen werden. In ungünstigen Klimazonen gibt es zwar hinreichend Vorkommen an durchaus sehr nährstoffreichen und somit
potenziell für die Landwirtschaft geeigneten Böden, doch treten die Niederschläge dort üblicherweise sehr unregelmäßig auf, so dass der Wasserbedarf der Pflanzen nicht gedeckt werden kann. Der Grund hierfür besteht nicht vornehmlich an einer insgesamt zu geringen Menge an Niederschlag, sondern insbesondere in dessen sehr ungleichmäßigen Verteilung, wobei das Niederschlagswasser schnell versickert und den Pflanzen daher nur in sehr kurzen Zeitintervallen zur Verfügung steht.
Ein weiteres Problem ist in jüngerer Zeit durch die Erhöhung des Meeresspiegels entstanden. Dieses Phänomen führt zu einer zunehmenden Grundwasserversalzung in den Küstenzonen, welche die Landwirtschaft erschweren oder gar unmöglich machen.
Darüber hinaus besteht ein Verbesserungsbedarf zur wirtschaftlichen Nutzung von Düngemitteln und weiteren Wirkstoffen. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass bereits in Gebieten mit geeigneter Wasserversorgung, wie in gemäßigten Klimazonen, nur ca. 30% der Wirkstoffe für die Pflanzen bioverfügbar sind, während der Rest im Zuge von Niederschlägen in tiefere Bodenschichten gespült wird, was es sowohl wirtschaftlich als auch aus Umweltgründen, insbesondere hinsichtlich einer zunehmenden
Belastung des Grundwassers mit Dünge- und Pflanzenschutzmitteln, möglichst zu vermeiden gilt.
Zur Speicherung von Wasser in Böden ist es bekannt, den Böden Superabsorber, wie beispielsweise solche auf der Basis von Natriumacrylat , zuzusetzen, welche zur Ausbildung von negativen Ladungszentren in der Lage sind und Wasser, vornehmlich unter Ausbildung von Wasserstoffbrücken- bindungen, absorbieren. Nachteilig ist einerseits der verhältnismäßig geringe Grad an reversibler Wasserabgabe; andererseits quellen derartige Superabsorber bei der Aufnahme von Wasser oder Feuchtigkeit insbesondere stark auf, was mit einer erheblichen Volumenänderung einhergeht, welche für das Wurzelwerk der zu kultivierenden Pflanzen schädlich ist.
Darüber hinaus sind Pflanzsubstrate bekannt, welche poröse Partikel aus Lava oder Naturstein enthalten. Das Wasserspeichervermögen solcher Substrate ist indes gering und dienen derartige Substrate vornehmlich dem Gegenteil, nämlich einer Auflockerung relativ dichter, lehmiger Böden, um für einen besseren Abfluss von Niederschlagswasser zu sorgen .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und kostengünstiges, poröses Bodengranulat der eingangs genannten Art vorzuschlagen, welches zu einer langzeitigen, reversiblen Speicherung von Wasser in der Lage ist und sowohl bei der Aufnahme als auch bei der Abgabe von Wasser insbesondere ein praktisch konstantes Volumen besitzt, um die Wurzeln der kultivierten Pflanzen nicht zu schädigen. Sie ist ferner auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bodengranulates gerichtet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Bodengranulat der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass es wenigstens einen offenporigen Schaumstoff aus der Gruppe
- Schaumton auf der Basis natürlicher Tonmineralien; und
- geschäumtes Polykondensationsprodukt aus wenigstens einem polykondensierten phenylpropanoiden Alkohol oder aus wenigstens einem polykondensierten Polyhydroxyphenol enthält . In verfahrenstechnischer Hinsicht sieht die Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe ein Verfahren zur Herstellung eines solchen porösen Bodengranulates vor, welches dadurch gekennzeichnet, dass
- zur Erzeugung von Granulatpartikeln auf der Basis von
Schaumton natürliche Tonmineralien gegebenenfalls vorgemischt und extrudiert werden, wonach das Extrudat granuliert und bei erhöhter Temperatur gebrannt wird, um das eingeschlossene Wasser zu verdampfen und das Granulat aufzuschäumen; und/oder
- zur Erzeugung von Partikeln aus einem geschäumten Polykondensationsprodukt wenigstens ein phenylpropanoider Alkohol oder wenigstens ein polykondensiertes Polyhydro- xyphenol in Gegenwart wenigstens eines Treibmittels polykondensiert wird, wobei das Treibmittel aktiviert wird, wonach das Polykondensationsprodukt getrocknet und granuliert wird.
Das erfindungsgemäße Bodengranulat besitzt eine offenporige Struktur, welche zur reversiblen Speicherung von großen Mengen an Wasser von insbesondere mehr als 30 Mass. -I bezogen auf die Masse des trockenen Granulates genutzt werden kann. Die offenporige Struktur des Granulatmaterials stellt dabei eine reversible, retardierte Freisetzung des Wassers über einen verhältnismäßig langen Zeitraum sicher, wobei die Reversibilität vornehmlich auf dem Prinzip des chemischen Potenzials beruht. Das Bodengranulat kann folglich insbesondere in zur Kultivierung von Nutzpflanzen ungünstigen Klimazonen mit seltenen und tendenziell heftigen Regenfällen eingesetzt werden. Das erfindungsgemäße Bodengranulat ist ferner chemisch weitestgehend inert und folglich über lange Zeit haltbar, wobei es insbesondere bei der Wasseraufnahme und -abgäbe sein Volumen nicht ändert, so dass hierdurch bedingte Schädigungen des Wurzelwerks der zu kultivierenden Pflanzen ausgeschlossen werden kann.
Zur Erzeugung der Granulatpartikel auf der Basis von
Schaum-ton sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass natürliche Tonmineralien gegebenenfalls vorgemischt werden, was beispielsweise mittels geeigneter Mischer oder Kneter geschehen kann. Die gegebenenfalls vorgemischten Tonmineralien werden sodann, beispielsweise mittels herkömmlicher Ein- oder Mehrschneckenextruder, extrudiert und homogenisiert. Das hierdurch erhaltene Extrudat wird sodann, beispielsweise mittels einer dem Extruder nachgeordneten Schneideinrichtung, granuliert und bei erhöhter Temperatur von beispielsweise größer 1000°C, insbesondere größer 1100°C, vorzugsweise größer 1200°C, gebrannt. Hierbei wird das in den Tonmineralien eingeschlossene, als Treibmittel dienende Wasser verdampft, wodurch das Granulat aufgeschäumt wird und die offenporige Struktur auszubilden vermag. Der Trocknungsprozess sollte daher zweckmäßig so lange durchgeführt werden, bis ein möglichst hoher Anteil des eingeschlossenen Wassers verdampft worden ist.
Zur Erzeugung der Granulatpartikel aus dem geschäumten Polykondensationsprodukt aus polykondensierten
phenylpropanoiden Alkoholen oder polykondensierten
Polyhydroxyphenolen werden die Edukte in Gegenwart eines geeigneten chemischen oder physikalischen Treibmittels polykondensiert, wobei das Treibmittel aktiviert wird, so dass das entweichende Treibgas für die offenporige Struktur sorgen kann. Sodann wird kann das Polykondensationsprodukt getrocknet und granuliert werden. Die Polykondensations- reaktion kann unter Zusatz von üblichen Additiven durchgeführt werden, wie beispielsweise Vernetzungsmitteln (z.B. Formaldehyd oder dergleichen) , sofern ein erhöhter Vernetzungsgrad des Polykondensationsproduktes erwünscht ist, und/oder weiteren Additiven, insbesondere aus der Gruppe der Netzmittel, Emulgatoren, Zellbildner, Weichmacher und dergleichen .
In Bezug auf das geschäumte Polykondensationsprodukt sieht eine bevorzugte Ausführungsvariante vor, dass der polykondensierte phenylpropanoide Alkohol in Lignin enthaltene Phenylpropanoideinheiten enthält oder gänzlich hieraus gebildet ist, welche als Substituenten des Benzolrings neben einer Propankette insbesondere wenigstens eine funktionale Gruppe aus der Gruppe Hydroxygruppe, Methoxygruppe sowie gegebenenfalls Alkoxy- und Aryloxygruppe enthalten. Die Propanketten zumindest einiger Phenylpropanoideinheiten können ihrerseits anstelle eines oder mehrerer Wasserstoffatome mit Hydroxygruppen, Ketongruppen oder organischen Resten substituiert sein, wie es gleichfalls bei natür¬ lichem Lignin der Fall ist. Das Polykondensationsprodukt ähnelt in seinem Aufbau folglich dem von Lignin, wobei mit "Lignin" im Sinne der vorliegenden Erfindung sowohl Lignin als auch dessen Derivate angesprochen sind. Lignine und dessen Derivate können einen (noch) thermoplastischen bis eher duroplastischen Charakter aufweisen, wobei sie sich im Vergleich mit anderen Naturpolymeren durch eine in der Regel eine vergleichsweise hohe Festigkeit und Steifigkeit sowie Formhaltigkeit auszeichnen. Lignin selbst ist ein hochmolekulares polyphenolisches Makromolekül, das in ver¬ holzenden Pflanzen die Räume zwischen den Zellmembranen ausfüllt und zu Holz werden lässt, wobei ein Mischkörper aus druckfestem Lignin und zugfester Cellulose entsteht. Lignin fällt in großen Mengen als Nebenprodukt bei der Zellstoffgewinnung an und ist somit in großen Mengen verfügbar. Hierbei entstehen beim Aufschluß von Holz
Ligninsulfonsäuren als Bestandteil der Sulfitablaugen, in welchen die Ligninsulfonsäuren als Phenolate
( "Alkalilignin" ) gelöst sind. Durch Behandlung mit
Schwefelsäure und Kohlendioxid kann die Ligninsäure
ausgefällt werden.
In verfahrenstechnischer Hinsicht wird bei einer solchen Ausführungsvariante folglich zur Erzeugung des Poly- kondensationsproduktes wenigstens ein phenylpropanoider Alkohol eingesetzt, welcher in Lignin enthaltene
Phenylpropanoideinheiten enthält oder gänzlich hieraus gebildet ist, welche als Substituenten des Benzolrings neben einer Propankette insbesondere wenigstens eine funktionale Gruppe aus der Gruppe Hydroxygruppe ,
Methoxygruppe, Alkoxygruppe und Aryloxygruppe enthalten und/oder in deren Propanketten eines oder mehrere
Wasserstoffatome in der vorstehend beschriebenen Weise substituiert sind. Die phenylpropanoiden Alkohole können zweckmäßig zwischen 1 und 50 solcher Phenylpropanoideinheiten, insbesondere zwischen 2 und 40 solcher
Phenylpropanoideinheiten, vorzugsweise zwischen 3 und 30 solcher Phenylpropanoideinheiten, beispielsweise zwischen 4 und 20 solcher Phenylpropanoideinheiten, enthalten, wobei Phenylgruppen der Phenylpropanoideinheiten mit den
Propanoidketten anderer Phenylpropanoideinheiten direkt und/oder über Sauerstoffgruppen (-0-) kovalent aneinander gebunden sind, wie dies auch bei Lignin der Fall ist. In vorteilhafter Ausgestaltung kann bei dieser Ausführungs¬ variante vorgesehen sein, dass das geschäumte Poly- kondensationsprodukt ein Co-Polykondensat aus polykondensierten phenylpropanoiden Alkoholen mit Lignin ist. Die Herstellung eines solchen Co-Polykondensates kann vorzugsweise dadurch geschehen, indem zur Erzeugung des geschäumten Polykondensationsproduktes der phenylpropanoide Alkohol mit Lignin co-polykondensiert wird, wobei das
Lignin zweckmäßigerweise in Pulverform zugesetzt wird, beispielsweise in einem Anteil zwischen etwa 1 und etwa 300 Mass.-%, vorzugsweise zwischen etwa 2 und etwa
200 Mass.-%, bezogen auf den Anteil an phenylpropanoiden Alkoholen .
In Bezug auf das geschäumte Polykondensationsprodukt sieht eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante vor, dass es sich bei dem polykondensierten Polyhydroxyphenol um polykondensiertes Tannin handelt. Tannine sind pflanzliche Gerbstoffe, welche aus verschiedenen Pflanzen gewonnen werden können, wie beispielsweise aus dem Holz und der Rinde von Eichen, Birken und Kastanien, aus den Fruchthüllen von Walnüssen sowie aus den Teilen weiterer,
vornehmlich in den Tropen und Subtropen beheimateten
Pflanzen .
In verfahrenstechnischer Hinsicht wird bei einer solchen Ausführungsvariante folglich zur Erzeugung des Polykondensationsproduktes wenigstens ein Tannin eingesetzt, welches wiederum in Gegenwart eines geeigneten Treibmittels polykondensiert wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des
erfindungsgemäßen Bodengranulates kann vorgesehen sein, dass der Schaumton Nanopartikel von Tonmineralien und/oder organisch modifizierte, insbesondere aminierte, Tonmineralien aus der Gruppe der Schichtsilikate und
Gerüstsilikate enthält. Der Partikeldurchmesser solcher Nanopartikel beträgt vorzugsweise zwischen etwa 1 nm und etwa 500 nm, vorzugsweise zwischen etwa 1 nm und etwa
100 nm. Der Anteil der genannten nanoskaligen und/oder organisch modifizierten Tonmineralien kann vorzugweise bis zu etwa 20 Mass.-%, insbesondere bis zu etwa 10 Mass.-%, bezogen auf die Masse des Schaumtons betragen. Die Wirkung derartiger Additive besteht darin, dass sie, wie nachfolgend exemplarisch erläutert, zur weiteren Erhöhung des reversiblen Wasseraufnahmevermögens beitragen können, indem sie für eine sehr feine, offenporige Struktur sorgen und zusätzliches Wasser nach Art von Interkalationsverbindungen aufgenommen werden kann. Durch die organische Modifikation, wie insbesondere der Einführung von Alkylammoniumionen organischer, vorzugsweise primärer oder auch sekundärer, Amine mit vorzugsweise zwischen 1 und 10 Kohlenstoffatomen lässt sich das natürliche Quellverhalten der eingesetzten Tonmineralien einstellen und lässt sich hierdurch insbesondere eine etwaige Volumenänderung bei Wasseraufnahme bzw. -abgäbe auf ein Mindestmaß von praktisch 0 verringern.
Vertreter bevorzugter nanoskaliger und/oder organisch modifizierter, insbesondere aminierter, Schichtsilikate
( Phyllosilikate) stellen beispielsweise solche aus der Gruppe Talkum bzw. Speckstein (Mg3Si4Oio (OH) 2) , Muskovit bzw. Tonerdeglimmer (KA12 [ (OH, F) 2 I AlSi3Oi0] ) , Kaolinit
(Al4[(OH)8| Si4Oi0] ) und Montmorillonit
(Ali, 67Mg0,33) [ (OH) 2 I Si4Oi0] ) dar, wobei insbesondere letzt¬ genannter durch Reaktion mit den vorgenannten organischen Aminen organisch modifiziert werden kann, indem die
Zwischenschicht-Kationen gegen zusätzlich antimikrobiell wirksame quartäre Alkylammonium-Ionen ausgetauscht werden, welche es - wie oben erwähnt - ermöglichen, die
Quellfähigkeit einzustellen. Vertreter bevorzugter nanoskaliger und/oder organisch modifizierter GerüstSilikate (Tektosilikate) , welche zur Hydratbildung befähigt sind und Wasser in ihr Kristallgitter einlagern können, umfassen insbesondere Zeolithe, vorzugsweise aus der Gruppe der Kalium-Aluminium-Silikate, wie beispielsweise solche auf Basis des Minerals
Klinoptilolith (K6(Si3oAl6) * 20 H20) .
Zur Herstellung des offenporigen Schaumtons mit den nanoskaligen und/oder organisch modifizierten Schicht- und/oder GerüstSilikaten sieht das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Ausgestaltung vor, dass zumindest eine Fraktion einiger der zur Erzeugung der Granulatpartikel aus Schaumton eingesetzten natürlichen Tonmineralien aus der Gruppe der Schichtsilikate und Gerüstsilikate zu nanoskaligen Partikeln zerkleinert und/oder organisch modifiziert wird, wonach sie gemeinsam mit den Tonmaterialien gegebenenfalls vorgemischt und extrudiert wird. Sodann kann das Extrudat, wie weiter oben beschrieben, granuliert und bei erhöhter Temperatur gebrannt werden. Die Zerkleinerung der Tonmineralien kann insbesondere mechanisch mittels bekannter, hierfür geeigneter Zerkleinerungseinrichtungen, wie spezieller Mühlen oder dergleichen, geschehen. Eine etwaige organische
Modifizierung, wie insbesondere eine Aminierung, kann beispielsweise durch Reaktion der rohen oder vorzerkleinerten Silikatpartikel mit organischen, vorzugsweise primären oder auch sekundären, Aminen mit vorzugsweise zwischen 1 und 10 Kohlenstoffatomen geschehen. In Bezug au die vorzugsweise eingesetzten Vertreter solcher nano- oder organisch modifizierter Schichtsilikate und GerüstSilikate sei auf die obigen Ausführungen verwiesen. Darüber hinaus kann es von Vorteil sein, wenn der Schaumton des Bodengranulates Additive aus der Gruppe der Salzhydrate, insbesondere aus der Gruppe der Carbonate, ent- hält. Vertreter bevorzugter Salzhydrate, welche insbesondere bei moderaten Temperaturen, wie sie bei der
Kultivierung von Pflanzen herrschen, eine (Teil)ent- wässerung zeigen, umfassen Carbonate, vorzugsweise mit zweiwertigen Kationen, wie beispielsweise Magnesium- und/oder Calciumcarbonat, welche ebenfalls, wenn auch nicht notwendigerweise, mit nanoskaligen Abmessungen vorliegen können .
Zur Erzeugung der Granulatpartikel aus Schaumton mit hierin enthaltenen Salzhydraten kann insbesondere vorgesehen sein, dass den eingesetzten natürlichen Tonmineralien Additive aus der Gruppe der Salzhydrate, insbesondere aus der Gruppe der Carbonate, zugesetzt werden, wonach die Mischung wiederum extrudiert werden und das Extrudat schließlich, wie weiter oben beschrieben, granuliert und bei erhöhter Temperatur gebrannt werden kann.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Bodengranulates kann vorgesehen sein, dass das geschäumte Polykondensationsprodukt sulfoniert und/oder aminiert ist. Dies gibt die Möglichkeit, dem Bodengranulat insbesondere die Eigenschaften eines Ionenabsorbers oder Ionenaustauschers zu verleihen, wodurch zusätzlich zu einer langfristigen, reversiblen Wasserspeicherung der mit einer Bodenversalzung einhergehenden Problematik begegnet werden kann, wie sie beispielsweise in küstennahen Anbaugebieten häufig zu beobachten ist. So kann ein erfindungsgemäßen Bodengranulat nach einer Sulfonierung beispielsweise als protonen- bzw. H+-beladener Kationen-Austauscher eingesetzt werden, während ein aminiertes Bodengranulat als OH"-bela- dener Anionenaustauscher eingesetzt werden kann.
In verfahrenstechnischer Hinsicht ist in diesem Fall vorgesehen, dass das geschäumte Polykondensationsprodukt sulfoniert und/oder aminiert wird. Die Sulfonierung kann dabei in an sich bekannter Weise erfolgen, indem beispielsweise an die Phenylgruppen des geschäumten Poly- kondensationsproduktes durch elektrophile aromatische
Substitutionsreaktion mit Schwefeltrioxid, Pyridin oder dergleichen -SOsH-Gruppen eingeführt werden, und/oder an die Propanoidgruppen des geschäumten Polykondensations- produktes werden durch radikalische Substitutionsreaktion im Rahmen einer Sulfochlorierung Sulfonylchloridgruppen eingeführt, welche durch Hydrolyse zu Sulfonsäuregruppen umgesetzt werden können. Entsprechendes gilt für die
Aminierung, welche beispielsweise durch nukleophile
Substitution von in dem Polykondensationsprodukt enthaltenen Sauerstoffatomen durch Aminoverbindungen vonstatten gehen kann, indem das Polykondensationprodukt mit Ammoniak oder Aminen umgesetzt wird.
Gemäß einer weitere vorteilhaften Weiterbildung des
erfindungsgemäßen Bodengranulates kann vorgesehen sein, dass in seinen Poren Wirkstoffe, insbesondere aus der
Gruppe Dünger, Pflanzenschutzmittel und Puffer, abgeschieden sind. Auf diese Weise ist es möglich, das
Bodengranulat zusätzlich zu der reversiblen Wasser- speicherung über einen langen Zeitraum hinweg als Trägermatrix für beispielsweise Düngemittel- und Pflanzenschutzmittel zu verwenden, wobei das offenporige System des
Schaumtons und/oder des geschäumten Polykondensations- Produktes als WirkstoffSpeicher mit retardierter Freisetzung der Wirkstoffe dient, so dass ein definiertes
Austragsprofil eingestellt werden kann und die Wirkstoffe im Niederschlagsfall nicht zu hohen Anteilen spontan ausgewaschen werden und versickern. Die dadurch erreichbare Reduktion der Wirkstoffmenge führt direkt zu einer Kostensenkung und Umweltentlastung. Um einer etwaigen Übersäuerung der Anbauflächen entgegenzutreten, können in den Poren des Bodengranulates insbesondere auch Puffer, wie beispielsweise Calciumcarbonat (CaCC>3) , abgeschieden sein, welches ebenso wie die vorgenannten Wirkstoffe über einen verhältnismäßig langen Zeitraum hinweg abgegeben kann, sobald das offenporige System Wasser aufgenommen und dieses mit den gelösten Wirkstoffen/Puffern wieder abgegeben hat.
Um derartige Wirkstoffe einschließlich Puffer in die Poren des Bodengranulates einzubringen, kann das Bodengranulat insbesondere in eine Lösung des oder der jeweiligen Wirkstoffe (s) getaucht und anschließend getrocknet werden, um das Lösungsmittel, z.B. Wasser, zu entfernen.
Wie bereits angedeutet, kann in dem erfindungsgemäßen
Bodengranulat insbesondere, wenn auch nicht notwendigerweise, Schaumton mit einem geschäumten Polykondensations- produkt der vorgenannten Art kombiniert sein, wobei es vorzugsweise eine offenporige Matrix aus dem geschäumten Polykondensationsprodukt aus wenigstens einem polykondensierten phenylpropanoiden Alkohol oder aus wenigstens einem polykondensierten Polyhydroxyphenol mit hierin eingebetteten Partikeln aus dem Schaumton aufweist.
Zur Erzeugung eines derartigen Bodengranulates mit einer offenporigen Matrix aus dem geschäumten Polykondensations- produkt mit hierein eingebetteten Partikeln aus Schaumton kann vorgesehen sein, dass die Schaumtonpartikeln, beispielsweise in der oben beschriebenen Weise, vorgefertigt und dem wenigstens einen phenylpropanoiden Alkohol oder dem wenigstens einen polykondensierten Polyhydroxyphenol vor dessen Polykondensation zugesetzt werden.
Nachstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 die Strukturformel eines zur Polykondensation
eingesetzten phenylpropanoiden Alkohols, welcher in natürlichem Lignin enthaltene Phenylpropanoid- einheiten enthält;
Fig. 2 eine mikroskopische Aufnahme eines offenporigen
Schaumtongranulates; und
Fig. 3 eine mikroskopische Aufnahme der Schnittfläche eines offenporigen Bodengranulates mit einer Matrix aus einem aus dem phenylpropanoiden Alkohol gemäß Fig. 1 in Gegenwart von Lignin co-poly- kondensierten Polykondensationsprodukt , wobei in die Matrix Partikel aus Schaumton gemäß Fig. 2 eingebettet sind.
Ausführungsbeispiel :
Zur Herstellung des Schaumtonanteils einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bodengranulates wurden natürliche Tonmineralien mit einer Korngröße von mit etwa 10 Mass.-% einer mechanisch vorzerkleinerten Fraktion der Ton- mineralien mit einer Partikelgröße zwischen etwa 1 nm und etwa 100 nm in einem geeigneten Mischer oder Kneter
vorgemischt. Sodann wurde die Mischung mittels eines
Zweischneckenextruders extrudiert und homogenisiert. Das hierdurch erhaltene Extrudat wurde sodann mittels eines dem Extruder nachgeordneten Granulators granuliert und bei einer Temperatur von etwa 1250 °C über 45 min in einem Drehrohrofen gebrannt, um das in den Tonmineralien eingeschlossene Wasser im Wesentlichen vollständig zu verdampfen und für eine sehr feine, offenporige Struktur zu sorgen. Eine mikroskopische Aufnahme der Schaumton-Granulatpartikel ist der mikroskopischen Aufnahme gemäß Fig. 2 zu entnehmen.
Zur Herstellung einer die Schaumton-Granulatpartikel gemäß Fig. 2 aufnehmenden, offenporigen Trägermatrix der Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bodengranulates werden 100 g eines als Prepolymer für eine Polykondensations- reaktion dienenden, kommerziell erhältlichen, flüssigviskosen, phenylpropanoiden Alkohols mit der in Fig. 1 dargestellten Strukturformel, welcher insgesamt 7 in natürlich vorkommendem Lignin enthaltene Phenylpropanoid- einheiten enthält und insoweit einem "Fragment" natürlichen Lignins entspricht, bei Raumtemperatur unter ständigem Rühren mit 1000 ü/min sukzessive mit pulverförmigem Lignin vermischt, bis ein Massenverhältnis des phenylpropanoiden Alkohols zu Lignin von beispielsweise etwa 0,5 zu 1 bis etwa 1 zu 0,5 erreicht worden ist. Der Mischung wurden 6,2 g eines Netzmittels, 1 g eines Emulgators, 2,3 g einer Vormischung aus 50 Mass.-% eines Emulgators mit 50 Mass.-% des phenylpropanoiden Alkohols gemäß Fig. 1 sowie 0,9 g eines Weichmachers auf der Basis von Propylenglykol unter fortwährendem Rühren zugesetzt. Sodann wurden unter fortwährendem Rühren 8 g eines als Gasgenerator dienenden Treibmittels in Form von Petrolether sowie 12 g eines
Härters, beispielsweise auf Formaldehydbasis, zugesetzt, woraufhin schließlich die vorgefertigten Schaumtonpartikel zugegeben und in der viskosen Reaktionsmischung homogenisiert und in Schwebe gehalten worden sind. Diese
Reaktionsmischung wurde nach weiterem Rühren in eine auf etwa 70°C vorgeheizte Form ausgegossen und insgesamt etwa 3 h ausgehärtet und getrocknet. Nach etwa einstündiger Kühlzeit wurde das feste Polykondensationsprodukt auf der Basis des mit Lignin co-polykondensierten phenylpropanoiden Alkohols entformt und zu dem offenporigen Bodengranulat granuliert .
Fig. 3 zeigt eine mikroskopisch Aufnahme einer Schnittansicht durch das poröse Bodengranulat, in welcher
einerseits (dunkle, insgesamt 4) offenporige Schaum¬ tonpartikel ersichtlich sind, welche in die gleichfalls offenporige Matrix des Co-Polykondensationsproduktes eingebettet sind.
Das fertige Bodengranulat gemäß Fig. 3 kann schließlich sulfoniert, aminiert und/oder in Wirkstoff-/Pufferlösungen getaucht und anschließend getrocknet werden, um ihm Ionenaustauschereigenschaften zu verleihen und/oder die Wirkstoffe bzw. Puffer über einen langen Zeitraum hinweg retardiert freisetzen zu können, so dass die Wirkstoffe von den zu kultivierenden Pflanzen aufgenommen werden können und nicht infolge Versickerung verlustig gehen.
Das Bodengranulat kann schließlich anteilig auf die zu kultivierenden Böden aufgebracht bzw. in diese
eingearbeitet, beispielsweise eingepflügt, werden.

Claims

Patentansprüche
Poröses Bodengranulat, welches zur reversiblen
Speicherung von Wasser geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens einen offenporigen
Schaumstoff aus der Gruppe
- Schaumton auf der Basis natürlicher Tonmineralien; und
- geschäumtes Polykondensationsprodukt aus wenigstens einem polykondensierten phenylpropanoiden Alkohol oder aus wenigstens einem polykondensierten Poly- hydroxyphenol
enthält .
Bodengranulat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der polykondensierte phenylpropanoide Alkohol in Lignin enthaltene Phenylpropanoideinheiten enthält oder gänzlich hieraus gebildet ist, welche als Substituenten des Benzolrings neben einer Propankette insbesondere wenigstens eine funktionale Gruppe aus der Gruppe
Hydroxygruppe, Methoxygruppe , Alkoxygruppe und
Aryloxygruppe enthalten.
Bodengranulat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass das geschäumte Polykondensationsprodukt ein Co-Polykondensat aus
polykondensierten phenylpropanoiden Alkoholen mit Lignin ist.
4. Bodengranulat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem polykondensierten Polyhydroxyphenol um polykondensiertes Tannin handelt.
5. Bodengranulat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumton Nanopartikel von Tonmineralien und/oder organisch modifizierte,
insbesondere aminierte, Tonmineralien aus der Gruppe der Schichtsilikate und Gerüstsilikate enthält.'
6. Bodengranulat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die nanoskaligen und/oder organisch modifizierten Schicht- und/oder Gerüstsilikate aus der Gruppe
Speckstein (Mg3Si4Oi0 (OH) 2 ) , Muskovit
(KA12[ (OH,F)2|AlSi3O10] ) , Kaolinit (Al4 [ (OH) 8 | Si4O10] ) , Montmorillonit (Ali, 67Mg0, 33 ) [ (OH) 2 I Si4Oi0] ) und Kalium- Aluminium-Silikaten, wie K6(Si3oAl6) * 20 H20, gewählt sind.
7. Bodengranulat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumton Additive aus der Gruppe der Salzhydrate, insbesondere aus der Gruppe der Carbonate, enthält.
8. Bodengranulat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das geschäumte Polykondensations- produkt sulfoniert und/oder aminiert ist.
9. Bodengranulat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dass in seinen Poren Wirkstoffe, insbesondere aus der Gruppe Dünger, Pflanzenschutzmittel und Puffer, abgeschieden sind .
Bodengranulat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es eine offenporige Matrix aus dem geschäumten Polykondensationsprodukt aus wenigstens einem polykondensierten phenylpropanoiden Alkohol oder aus wenigstens einem polykondensierten Poly- hydroxyphenol mit hierin eingebetteten Partikeln aus dem Schaumton aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines porösen Bodengranulates nach einem der vorangehenden Ansprüche, welches zur reversiblen Speicherung von Wasser geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- zur Erzeugung von Granulatpartikeln auf der Basis von Schaumton natürliche Tonmineralien gegebenenfalls vorgemischt und extrudiert werden, wonach das Extru- dat granuliert und bei erhöhter Temperatur gebrannt wird, um das eingeschlossene Wasser zu verdampfen und das Granulat aufzuschäumen; und/oder
- zur Erzeugung von Partikeln aus einem geschäumten
Polykondensationsprodukt wenigstens ein phenylpropa- noider Alkohol oder wenigstens ein polykondensiertes Polyhydroxyphenol in Gegenwart wenigstens eines
Treibmittels polykondensiert wird, wobei das Treibmittel aktiviert wird, wonach das Polykondensations¬ produkt getrocknet und granuliert wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Polykondensationsproduktes wenigstens ein phenylpropanoider Alkohol eingesetzt wird, welcher in Lignin enthaltene Phenylpropanoid- einheiten enthält oder gänzlich hieraus gebildet ist, welche als Substituenten des Benzolrings neben einer Propankette insbesondere wenigstens eine funktionale Gruppe aus der Gruppe Hydroxygruppe, Methoxygruppe, Alkoxygruppe und Aryloxygruppe enthalten.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des geschäumten
Polykondensationsproduktes der phenylpropanoide Alkohol mit Lignin co-polykondensiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Polykondensationsproduktes wenigstens ein Tannin eingesetzt wird .
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Fraktion einiger der zur Erzeugung der Granulatpartikel aus Schaumton eingesetzten natürlichen Tonmineralien aus der Gruppe der Schichtsilikate und Gerüstsilikate zu nanoskaligen Partikeln zerkleinert und/oder organisch modifiziert wird, wonach sie gemeinsam mit den Tonmaterialien gegebenenfalls vorgemischt und extrudiert wird. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtsilikate und/oder Gerüstsilikate aus der Gruppe Speckstein (Mg3SiOi0 (OH) 2) , Muskovit
(KA12 [ (OH, F) 2 IAlSi3Oi0] ) , Kaolinit (Al4 [ (OH) 8 | Si4Oi0] ) , Montmorillonit (Ali, 67Mg0, 33 ) [ (OH) 2 I Si4Oi0] ) und Kalium- Aluminium-Silikaten, wie K6(Si3oAl6) * 20 H20, zu nanoskaligen Partikeln zerkleinert und/oder organisch modifiziert, insbesondere aminiert, werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der Granulatpartikel aus Schaumton eingesetzten natürlichen Tonmineralien Additive aus der Gruppe der Salzhydrate, insbesondere aus der Gruppe der Carbonate, zugesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das geschäumte Polykondensations- produkt sulfoniert und/oder aminiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass in die Poren des Bodengranulates Wirkstoffe, insbesondere aus der Gruppe Dünger,
Pflanzenschutzmittel und Puffer, eingebracht werden, indem das Bodengranulat in eine Lösung des Wirkstoffes getaucht und anschließend getrocknet wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung einer offenporigen Matrix aus dem geschäumten Polykondensationsprodukt mit hierein eingebetteten Partikeln aus Schaumton die
Schaumtonpartikeln vorgefertigt und dem wenigstens einen phenylpropanoiden Alkohol oder dem wenigstens einen polykondensierten Polyhydroxyphenol vor dessen Polykondensation zugesetzt werden.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115159683B (zh) * 2022-06-27 2023-05-16 生态环境部南京环境科学研究所 一种仿真式沉积物团聚体及其制备方法与应用

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1646396A1 (de) * 1966-12-19 1971-11-04 Awerbuch Nathan Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Schaumtonsteinen bzw.-granulaten
DE3032711C2 (de) * 1980-08-30 1985-10-24 Dynamit Nobel Ag, 5210 Troisdorf Kulturboden mit Schaumstoff-Bruchstücken
DE3705204A1 (de) * 1987-02-19 1988-09-01 Effem Gmbh Pflanzensubstrat sowie dessen verwendung
CA2051173A1 (en) * 1990-09-13 1992-03-14 Takeji Suzuki Artificial soil and process for producing the same
GB9213621D0 (en) * 1992-06-26 1992-08-12 Univ Strathclyde Porous solid material
DE19504529A1 (de) * 1995-02-11 1996-08-14 Huels Chemische Werke Ag Verfahren zur Herstellung von gasdurchlässigen, flüssigkeitsaufnehmenden und -speichernden Agglomeraten

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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